FR2502242A1 - Embout rapporte pour aube de rotor - Google Patents

Abstract

EMBOUT RAPPORTE REMPLACABLE A REFROIDISSEMENT AMELIORE ET DUREE DE VIE PLUS LONGUE. L'EMBOUT 10 FIXE SUR UNE EXTREMITE RADIALEMENT EXTERIEURE D'UNE AUBE DE ROTOR 12 CREUSE COMPREND UN COMPARTIMENT DELIMITE PAR DES PAROIS RADIALEMENT INTERIEURE ET EXTERIEURE 18, 20 ET DES PAROIS LATERALES COURBES QUE DIVISENT EN SOUS-COMPARTIMENTS 26 DES NERVURES 28; DES ORIFICES D'ENTREE 30 DANS LA PAROI RADIALEMENT INTERIEURE 18, DES ORIFICES DE SORTIE DANS L'UNE DES PAROIS LATERALES, CES ORIFICES D'ENTREE ET DE SORTIE ETANT DISPOSES DE FACON A REALISER UN PASSAGE POUR LE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT ENTRE CHAQUE SOUS-COMPARTIMENT 26, L'INTERIEUR DE L'AUBE DE ROTOR 12 ET L'EXTERIEUR DE L'EMBOUT 10 RESPECTIVEMENT. APPLICATION AUX AUBES DE ROTOR.

Description

250-2247

L'invention concerne des embouts rapportés d'aubes de rotor et particulièrement un nouvel embout rapporté amélioré et remplaçable ayant une structure particulière pour obtenir

un meilleur refroidissement et une durée de vie plus longue.

La présente invention est constituée par un embout

rapporté remplaçable d'aube de rotor. L'embout rapporté com-

porte plusieures parois qui délimitent un compartiment. L'embout rapporté peut être fixé à une extrémité radialement extérieure

de l'aube de rotor. Dans une réalisation recommandée de l'in-

vention on divise le compartiment à l'intérieur de l'embout

rapporté en plusieurs sous-compartiments. Les sous-comparti-

ments reçoivent un courant de fluide de refroidissement par

des orifices d'entrée situés dans la paroi radialement inté-

rieure de l'embout et le fluide sort par des orifices de sortie

situés dans la paroi latérale de l'embout. L'embout peut com-

porter un matériau abrasif fixé à sa paroi radialement extérieure.

La description qui va suivre se réfère aux figures

annexées qui représentent respectivement: Figure 1, une vue partielle en perspective de l'embout rapporté et de l'aube de rotor à laquelle il est fixé; Figure 2, une vue de côté en coupe de l'embout rapporté

fixé à l'aube de rotor et montrant respectivement les compar-

timents et les canaux de refroidissement; Figure 3, une vue en coupe de l'embout rapporté faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2; Figure 4, une vue en coupe de l'embout rapporté faite suivant la ligne 4-4 de la figure 2; Figure 5, une vue en coupe d'un autre agencement de l'embout rapporté avec l'aube de rotor; et Figure 6, une vue en coupe d'une autre configuration

de l'embout rapporté avec l'aube de rotor.

Si l'on se réfère maintenant à la figure 1 on peut voir

un embout rapporté remplaçable 10 pour une aube de rotor 12.

L'aube de rotor 12 s'étend dans une direction radiale à partir de son point d'attache sur un disque de rotor. L'embout 10 est fixé à l'extrémité radialement extérieure de l'aube de

rotor 12. L'aube de rotor 12 est de préférence creuse intérieu-

rieurement afin qu'un fluide, tel que de l'air, puisse s'écouler dans l'aube pour la refroidir. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, l'intérieur de l'aube de rotor 12 peut comporter plusieures nervures 14 alignées radialement qui délimitent plusieurs canaux de refroidissement 16 dans l'aube de rotor. Au moins, quelques unes des nervures 14 se

prolongent jusqu'à proximité de l'extrémité radialement exté-

rieure de l'aube de rotor 12. Bien entendu, on peut faire varier, comme on le souhaite, le nombre de nervures 14 et leur agencement dans l'aube de rotor 12 et ceux représentés figures 1 et 2 ne sont qu'un exemple. Si l'on se réfère aux figures 2 et 3, l'embout 10 comporte plusieures parois qui délimitent entre elles un compartiment. Le compartiment est clos, de préférence, c'est-à-dire qu'il est entouré de tous côtés par des parois. On peut fabriquer de n'importe quelle manière appropriée l'embout 10. On peut, par exemple, couler ou usiner séparément les différentes parties et puis les assembler pour former l'embout. L'embout 10 se compose, de préférence, d'une paroi radialement intérieure 18, d'une paroi radialement extérieure 20 et de deux parois latérales courbes 22 et 24 qui sont assemblées au bord d'attaque 27 et au bord de fuite 29, respectivement. On doit comprendre que le mot "assemblées" peut signifier tout moyen de raccordement des deux parois latérales distinctes 22 et 24, et aussi que les parois latérales 22 et 24 peuvent être partie intégrante l'une de l'autre au bord d'attaque 27 et au bord de fuite 29. Quand l'embout 10 a une forme aérodynamique, comme sur la figure 3, la paroi latérale 22 constitue une paroi latérale de refoulement et la paroi latérale 24 constitue une paroi

latérale d'aspiration.

Comme on peut mieux le voir sur la figure 1, on divise de préférence le compartiment délimité par les parois de l'embout 10 en plusieurs souscompartiments 26 par plusieurs nervures 28. Les nervures 28 de l'embout rapporté s'étendent radialement et entre les parois 22 et 24. Pour des raisons rapidement expliquées on raccorde les nervures 28 d'embout aux parois radialement intérieure 18 et radialement extérieure de même qu'aux parois latérales 22 et 24 pour empêcher le passage du fluide entre les sous-compartiments 26. Il est aussi préférable que les nervures 28 de l'embout soient disposées à l'intérieur de l'embout rapporté de telle façon qu'elles soient alignées radialement avec les nervures 14 de l'aube qui se prolongent jusqu'à proximité de l'extrémité

radialement extérieure de l'aube de rotor 12.

La paroi radialement intérieure 18 de l'embout 10 com-

porte plusieurs orifices d'entrée 30 pour réaliser un passage pour le fluide entre le compartiment de l'embout et l'intérieur

de l'aube de rotor 12. Quand on divise l'embout 10 en sous-

compartiments 26 et que l'aube de rotor 12 comporte des canaux de refroidissement 16, les orifices d'entrée 30 sont disposés dans la paroi radialement intérieure 18 de telle façon qu'au moins un des orifices d'entrée 30 réalise un passage pour le fluide dans chaque souscompartiment à partir du canal de refroidissement 16 disposé radialement vers l'intérieur du sous-compartiment. Comme on peut le voir sur la figure 3, au moins une des parois latérales 22 ou 24 de l'embout 10 comporte plusieurs orifices de sortie 32 pour réaliser un passage pour le fluide

entre le compartiment dans l'embout et l'extérieur de l'embout.

Quand l'embout 10 comporte des sous-compartiments 26, les orifices de sortie 32 sont disposés de telle façon qu'au moins un des orifices de sortie 32 réalise un passage pour le fluide entre chaque souscompartiment 26 et l'extérieur de l'embout. L'agencement décrit ci-dessus des orifices d'entrée et de sortie 30 et 32 facilite le refroidissement de l'embout 10. Une partie du fluide, tel que de l'air, qui circule dans les canaux de refroidissement 16 à l'intérieur de l'aube de rotor 12 pour la refroidir, s'écoule aussi par les orifices

d'entrée 30 dans les sous-compartiments 26 de l'embout 10.

Ce fluide percute la surface intérieure de la paroi radiale-

ment extérieure 20 et circule dans le sous-compartiment, s'écoulant le long des parois latérales 22 et 24 et revenant sur la paroi radialement intérieure 18. Le fluide sort ensuite du sous-compartiment par les orifices de sortie 32 vers l'extérieur de l'embout. L'embout 10 échange de la chaleur avec le fluide qui y circule intérieurement et en sort et qui ainsi refroidit l'embout. La structure de refroidissement

de l'embout 10 permet au courant intérieur du fluide de refroi-

dissement de se déplacer plus près de la partie radialement extérieure de l'embout si on le compare aux embouts antérieurs classiques. Ces embouts antérieurs se composent souvent de bords d'aube s'étendant radialement, de nervures ou ailettes

qui sont séparés du courant intérieur de fluide de refroidis-

sement. La structure de refroidissement de l'embout 10 permet un refroidissement plus important et plus uniforme et des températures d'embout plus basses, par conséquent un allongement de la durée de vie de l'embout. De plus, la disposition décrite ci-dessus des orifices d'entrée dans la paroi radialement

intérieure 18 est aussi un facteur de sécurité. S'il se pro-

duisait un frottement intense entre l'extrémité de l'aube et la virole entourant le rotor, ayant pour effet de déchirer la paroi radialement extérieure 20, la paroi radialement intérieure 18 resterait intacte et empêcherait ainsi une perte excessive d'air de refroidissement, perte qui aurait pour

résultat le brûlage ou la fusion de l'aube de rotor.

Comme indiqué auparavant, on dispose les nervures 28 de l'embout de façon à empêcher le passage du fluide entre les sous-compartiments 26 et à les aligner radialement avec les nervures 14 de l'aube. Une telle disposition favorise un meilleur refroidissement de l'embout. Le fluide circulant dans les différents canaux de refroidissement 16 de l'aube de rotor 12 peut être à des pressions différentes. Si ces fluides à des pressions différentes venaient à se mélanger dans un compartiment de l'embout 10, un refoulement de fluide dans les orifices d'entrée 30 pourrait se produire, des canaux de refroidissement 16 à pression plus élevée vers ceux à plus

faible pression nuisant ainsi au refroidissement de l'embout.

De plus, un seul compartiment dans l'embout pourrait avoir

pour résultat une détérioration du refroidissement par percus-

sion de la paroi radialement extérieure 20. Le courant trans-

versal du fluide de percussion utilisé, en plus du refoulement de fluide mentionné ci-dessus, pourrait dévier les jets de fluide s'écoulant par les orifices d'entrée 30, obligeant le fluide à percuter la paroi radialement extérieure 20 de biais plutôt que perpendiculairement, l'impact perpendiculaire étant le plus efficace pour le refroidissement. L'agencement

représenté figure 2 permet de régler le fluide de refroidisse-

ment dans les sous-compartiments et ainsi évite les problèmes décrits cidessus et ainsi assure un réglage plus efficace

des températures de l'embout.

Dans l'agencement représenté figures 3 et 4, les orifices

de sortie 32 sont disposés dans la paroi latérale 22 qui cons-

titue la paroi latérale de refoulement. Cet agencement favorise un meilleur refroidissement de l'embout. On décharge le fluide de refroidissement par les orifices de sortie 32 dans la paroi latérale de refoulement ce qui permet d'avoir des pertes parasites plus faibles lors du fonctionnement de la turbine que si on déchargeait le fluide de refroidissement par la

paroi latérale 24 qui constitue la paroi latérale d'aspiration.

De plus le déchargement du fluide de refroidissement à travers

la paroi latérale de refoulement permet à celui-ci de se mélan-

ger avec les gaz chauds qui pourraient s'échapper autour de l'extrémité radialement extérieure de l'aube de rotor 12, un

tel mélange tendant à abaisser la température du milieu envi-

ronnant de l'embout. Bien entendu, on peut faire varier le nombre et l'emplacement des orifices d'entrée et de sortie et 32 comme on le souhaite et ceux représentés sur la

figure ne sont qu'un exemple.

La paroi radialement extérieure 20 de l'embout 10 présente une surface radialement extérieure continue pleine dont l'aire est supérieure aux aires terminales des minces surfaces radialement extérieures des bords d'aube, des nervures ou ailettes des embouts rapportés antérieurs. Ainsi, si un frottement survenait entre l'embout 10 et la virole entourant le rotor, l'aire supérieure de la paroi radialement extérieure 20 de l'embout de la présente invention serait moins usée que ne le seraient les surfaces radialement extérieures des bords d'aube, des nervures ou ailettes, plus étroits des embouts antérieurs. Ceci est particulièrement vrai en raison du refroidissement amélioré de la paroi radialement extérieure réalisé par la présente invention. On peut fixer, si on le souhaite un matériau abrasif 34 sur la surface radialement extérieure de la paroi radialement extérieure 20. En cas de frottement, le matéraiu abrasif 34 serait usé plutôt que la paroi radialement extérieure 20. Le matériau abrasif aurait aussi tendance à user les aspérités de la virole entourant le rotor. On peut utiliser n'importe quel matériau abrasif comme par exemple l'oxyde d'aluminium. L'embout 10 est fixé à l'extrémité radialement extérieure de l'aube de rotor 12 d'une manière appropriée. Par exemple, dans l'agencement représenté sur les figures 1 à 4, l'aube de rotor 12 comporte un évidement dans son extrémité radialement extérieure et l'embout 10 est dimensionné pour se loger dans l'évidement afin d'être fixé à l'aube de rotor 12. L'évidement, ainsi qu'on peut le voir figure 4, est délimité par des parties radialement extérieures des parois 36 et 38 de l'aube de rotor 12. On peut découper les surfaces intérieures des parties radialement extérieures des parois 36 et 38 de façon à délimiter des saillies, comme en 40 et 42, contre lesquelles l'embout peut s'appuyer. On peut aligner les saillies avec les extrémités radialement extérieures des nervures d'aube 14, comme on peut le voir figure 2, afin que l'embout s'appuie aussi contre elles. Si on le souhaite, on peut sertir les parties radialement extérieures des parois 36 et 38 sur les

côtés de l'embout pour le maintenir.

Comme on peut le voir figure 4, la partie radialement extérieure de la paroi 36 comporte plusieurs ouvertures 44 disposées de manière à communiquer avec les orifices de sortie 32 du fluide dans la paroi latérale 22 de l'embout 10. Cet agencement empêche le blocage des orifices de sortie 32 et

par là favorise le passage du fluide entre les sous-comparti-

ments 26, l'extérieur de l'embout 10 et l'aube de rotor 12.

Quand l'embout comporte un matériau abrasif 34 fixé sur la

surface radialement extérieure de la paroi radialement exté-

rieure 20, les dimensions de l'embout sont, de préférence, telles que la paroi radialement extérieure 20 soit coplanaire avec les extrémités radialement extérieures des parois 36 et 38 de l'aube de rotor. Le matériau abrasif 34 devient alors la partie radialement la plus extérieure de l'assemblage aube de rotor et embout. La figure 5 représente un autre agencement de l'embout avec l'aube de rotor 12. Dans cet agencement, l'embout 10 est fixé directement aux extrémités radialement extérieures des parois 36 et 38 de l'aube de rotor 12, plutôt que placé dans un logement. A part cela, l'embout 10 lui-même est

identique dans les deux agencements.

L'embout 10 est remplaçable. Dans les deux agencements décrits ci-dessus, on peut fixer et enlever l'embout 10 de l'extrémité de l'aube de rotor 12 de n'importe quelle manière appropriée. Par exemple, on peut braser, souder, ou souder par diffusion l'embout à l'extrémité de l'aube de rotor. Quand on souhaite enlever cet embout et le remplacer par un autre, on peut le faire par électro-érosion, par exemple, ou dans le cas de l'agencement de la figure 5 on coupe tout simplement

l'embout 10 usagé.

La figure 6 représente une autre configuration de la

présente invention. L'aube de rotor comporte une paroi termi-

nale 50 à son extrémité radialement extérieure. Des guides 52 et 54 s'étendent de manière générale, radialement vers l'extérieur à partir de la paroi terminale 50 et suivant un angle tel qu'ils forment la partie mâle d'un ajustement en

queue d'aronde.

L'embout 60 comporte une paroi radialement extérieure

62 et deux parois latérales courbes 64 et 66. Les parties radia-

lement intérieures des parois latérales 64 et 66 ont une forme telle qu'elles constituent la partie femelle d'un ajustement en queue d'aronde afin de pouvoir être engagées dans les guides 52 et 54 et par là maintenir l'embout 10 sur l'aube de rotor 12. La paroi terminale 50 de l'aube de rotor 12 délimite avec les parois latérales 64 et 66 et la paroi radialement extérieure un compartiment qui améliore le refroidissement de l'embout 60 de la même manière que les configurations précédemment décrites. Plusieurse nervures sont, de préférence, fixées ou font parties intégrantes des guides 52 et 54 entre

lesquels elles s'étendent afin de délimiter plusieurs sous-

compartiments 70 dans le compartiment délimité par l'embout et l'extrémité de l'aube de rotor 12. La paroi terminale comporte une série d'orifices d'entrée 72 qui réalisent un passage pour le fluide entre l'intérieur creux de l'aube de rotor 12 et les sous-compartiments 70. Au moins un des guides 52 ou 54 et au moins une des parois latérales 64 ou 66 comporte des orifices qui sont alignés pour délimiter des orifices de sortie 74 réalisant un passage pour le fluide entre les sous- compartiments 70 et l'extérieur de l'embout 60. L'embout 60 peut comporter un matériau abrasif 34 fixé sur la surface radialement extérieure de la paroi radialement

extérieure 62.

On peut fixer l'embout 60 de la manière suivante l'embout 60 est fabriqué soit en deux pièces, soit en une seule pièce coupé ensuite en deux. La ligne de séparation entre les deux pièces est située transversalement dans l'embout, près de la partie médiane de l'embout de façon à ce qu'une pièce comporte le bord d'attaque et l'autre pièce le bord de fuite de l'embout. La pièce de l'embout 60 qui comporte le bord d'attaque est alors glissée le long des guides 52 et 54 à partir du bord d'attaque de l'aube de rotor 12 afin que les parois latérales s'engagent dans les guides 52 et 54. La pièce de l'embout 60 qui comporte le bord de fuite est glissée de la même façon le long des guides 52 et 54 à partir du bord de fuite de l'aube de rotor 12. Les bords attenants des pièces de l'embout 60 sont alors assemblées de manière appropriée

comme par exemple par brasage, soudure ou soudure par diffusion.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Embout rapporté remplaçable (10) fixé à l'extrémité radialement extérieure d'une aube de rotor (12) caractérisé

en ce qu'il comporte plusieures parois délimitant un compar-

timent.

2. Embout rapporté selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi radialement intérieure (18), deux parois latérales courbes (22,24) assemblées au bord

d'attaque (27) et au bord de fuite (29), et une paroi radiale-

ment extérieure (20), les parois radialement intérieure et extérieure (18, 20) et les parois latérales (22,24) délimitant

entre elles le compartiment.

3. Embout selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'intérieur de l'aube de rotor (12) est généralement creux et que la paroi radialement intérieure (18) comporte plusieurs orifices d'entrée (30) pour réaliser un passage pour le fluide entre l'intérieur de l'aube de rotor (12) et

le compartiment.

4. Embout selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'au moins une des parois latérales (22,24) comporte plusieurs orifices de sortie (32) pour réaliser un passage pour le fluide entre le compartiment et l'extérieur de l'embout (10).

5. Embout selon la revendication 4, caractérisé

en ce qu'il comporte plusieurs nervures (28) s'étendant ra-

dialement entre les parois latérales (22,24) pour diviser le

compartiment en plusieurs sous-compartiments (26).

6. Embout selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'aube de rotor 12 comporte à l'intérieur plusieurs nervures (14) radialement alignées et s'étendant jusqu'à proximité de l'extrémité radialement extérieure pour délimiter une série de canaux de refroidissement (16) et que les nervures

(28) de l'embout (10) sont disposées de façon telle à l'inté-

rieur de l'embout (10) qu'elles sont radialement alignées avec

les nervures d'aubes (14).

7. Embout selon la revendication 6, caractérisé en ce que les nervures (28) de l'embout sont raccordées aux parois latérales (22,24) et aux parois radialement intérieure extérieure (18,20) defaçon à empêcher le passage du fluide

entre les sous-compartiments (26).

8. Embout selon la revendication 7, caractérisé en ce que les orifices d'entrée (30) sont disposés dans la paroi radialement intérieure (18) de l'embout (10) de façon à ce qu'au moins un des orifices d'entrée (30) réalise un passage pour le fluide dans chaque sous-compartiment à partir du canal de refroidissement (16) disposé radialement vers l'intérieur

du sous-compartiment.

9. Embout selon la revendication 8, caractérisé en.ce que les parois latérales (22,24) de l'embout (10) constituent une paroi latérale de refoulement et une paroi latérale d'aspiration et que plusieurs orifices de sortie (32) sont

disposés dans la paroi latérale de refoulement.

10. Embout selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi radialement extérieure (20) comporte un matériau

abrasif (34) fixé sur sa surface radialement extérieure.

11. Embout selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aube de rotor (12) comporte un évidement dans son extrémité radialement extérieure et que l'embout (10) est dimensionné pour se loger dans l'évidement afin d'être fixé

à l'aube de rotor (12).

12. Embout selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'évidement est délimité par des parties radialement extérieures des parois (36,38) de l'aube de rotor (12), une partie radialement extérieure de l'une de ces parois (36,38) comportant plusieures ouvertures (44) et les orifices de sortie (32) des parois latérales (22,24) étant disposés de façon à réaliser un passage pour le fluide avec les ouvertures

(44).

13. Embout selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il a des dimensions telles que sa paroi radialement

extérieure (20) est disposée coplanairement avec les extré-

mités radialement extérieures des parois (36,38) de l'aube de rotor (12) et que cette paroi radialement extérieure (20)

comporte un matériau abrasif (34) fixé sur sa surface radiale-

ment extérieure.

1 1

14. Embout rapporté remplaçable pour une aube de rotor, l'aube de rotor (12) étant creuse intérieurement, l'embout

(10) étant dimensionné pour être fixé à l'extrémité radiale-

ment extérieure de l'aube de rotor (12),embout caractérisé en ce qu'il comprend: a) une paroi radialement intérieure (18) comportant une série d'orifices d'entrée (30); b) une paroi radialement extérieure (20); c) deux parois latérales courbes (22,24) assemblées au bord d'attaque et au bord de fuite (27,29), au moins une des parois latérales (22,24) comportant des orifices de sortie (32), les parois radialement intérieure (18), radialement

extérieure (20) et les parois latérales courbes (22,24) déli-

mitant entre elles un compartiment; d) plusieurs nervures (28) s'étendant radialement et entre les parois latérales (22,24) pour diviser le compartiment en plusieurs sous-compartiments (26), les orifices d'entrée (30) dans la paroi radialement intérieure (18) et les orifices de sortie (32) de l'une des parois latérales (22,24) étant disposées afin de réaliser un passage pour le fluide entre chaque sous-compartiment (26), l'intérieur de l'aube de rotor (12) et l'extérieur de l'embout (10) respectivement; et e) un matériau abrasif fixé sur une surface radialement

extérieure de la paroi radialement extérieure (20).

15. Embout selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'aube de rotor (12) comporte un évidement dans son extrémité radialement extérieure et que l'embout (10) est dimensionné pour être placé dans cet évidement afin d'être

fixé à l'aube de rotor (12).

16. Embout selon la revendication 15, caractérisé en ce que les orifices d'entrée (30) dans la paroi radialement

intérieure (18) sont disposés de façon à réaliser un refroidis-

sement par percussion de la paroi radialement extérieure (20).

17. Embout selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aube de rotor (12) comporte une paroi terminale (50) à son extrémité radialement extérieure et que l'embout (60) comporte une paroi radialement extérieure (62) et deux parois latérales courbes (64,66) assemblées au bord d'attaque et au

bord de fuite, que la paroi terminale (50), la paroi radiale-

ment extérieure (62) et les parois latérales (64,66) délimitent

entre elles un compartiment.

18. Embout selon la revendication 17, caractérisé en ce que la paroi terminale comporte des guides (52,54) s'étendant radialement et que les parois latérales (64,66) de l'embout (60) sont conformées pour s'engager dans les guides (52,54)

et ainsi maintenir l'embout (60) dans l'aube de rotor (12).

19. Embout selon la revendication 18, caractérisé en ce que cet embout comporte un matériau abrasif (34) fixé sur une surface radialement extérieure de la paroi radialement

extérieure (62).